Multifaceted functional analysis of cerebro-cerebellar connections

脑-小脑连接的多方面功能分析

基本信息

批准号：
21K06425
负责人：
石川太郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Jikei University School of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大脳から小脳への連絡路には皮質橋小脳路（小脳顆粒細胞層への入力路）と皮質下オリーブ核小脳路（小脳プルキンエ細胞への入力路）という2つの伝達経路がある。本研究では、これらの経路を介して大脳から小脳へ受け渡される信号の特性(エラー信号、環境情報など)が脳状態(睡眠・覚醒)の違いによってどのような影響を受けるのかを明らかにし、運動学習やより高次な行動の制御における大脳と小脳の役割の違いを理解することを目的としている。本年度は、前年度に引き続き、自由行動下において大脳と小脳から同時記録する実験を行った。また、データ解析プログラムの拡張を行い、実験系全体を充実化させた。この系では、長時間の自由行動中のマウスの覚醒・睡眠状態を、脳活動と筋電図記録から判別し、覚醒中、睡眠中、麻酔下の3つの脳活動状態で、周波数帯域ごとに各脳領域の電場電位の解析を行い、活動性の相関の計測を行っている。その結果、各脳領域について行動の状態と脳活動の状態による特徴的な活動を検出し、さらに領域間の相関的および因果的関係についてのデータの蓄積を得ている。また、頭部固定マウスの系においては、光遺伝学的手法を用いて、小脳皮質においてプルキンエ細胞を光応答に基づいて同定する方法を用いてプルキンエ細胞の単純スパイクと複雑スパイクを計測し、データの蓄積を行った。これらにより、感覚刺激や自発運動による大脳小脳経路の活動を多面的に計測している。

从大脑到小脑有两条通讯途径：皮质小脑束（小脑颗粒细胞层的输入束）和皮质下橄榄核小脑束（小脑浦肯野细胞的输入束）。在这项研究中，我们将阐明通过这些途径从大脑传递到小脑的信号特征（错误信号、环境信息等）如何受到大脑状态（睡眠/觉醒）差异的影响。大脑和小脑在运动学习和高级行为控制中的作用差异。今年，继去年之后，我们进行了一项实验，在自由运动过程中同时记录大脑和小脑的情况。我们还扩展了数据分析程序，丰富了整个实验体系。在该系统中，小鼠在长时间自由运动期间的清醒/睡眠状态是根据大脑活动和肌电图记录来确定的，并且大脑活动是在三个频带中确定的：清醒、睡眠和麻醉状态。每个大脑区域的场电位并测量活动的相关性。结果，我们根据行为状态和大脑活动检测了每个大脑区域的特征活动，并积累了区域之间的相关性和因果关系的数据。此外，在头部固定的小鼠系统中，我们使用光遗传学技术来测量小脑皮层中浦肯野细胞的简单和复杂尖峰，使用一种根据累积的光反应来识别浦肯野细胞的方法。使用这些方法，我们能够以多方面的方式测量由于感觉刺激和自发运动而引起的大脑小脑通路的活动。